victoriano casajÚs dÍaz
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REAL
VICTORIANO CASAJÚS DÍAZ
EL SISTEMA ELÉCTRICO.
GENERACIÓN CONVENCIONAL Y
GENERACIÓN RENOVABLE.
REAL
El sistema eléctrico de potencia
Imagen: REE
Energía primaria
Combustible fósilCombustible vegetal o desechoReacción nuclearAguaVientoSol(Otros)
CO2
REAL
Demanda
Suministro continuo
Facilidad de transformación con rendimiento elevado
Múltiples aplicaciones
Seguridad
Capilaridad
Elevado índice de calidad de suministro
Generación
Facilidad de obtención
Rendimiento global bajo (<60%)
Economía de escala al concentrar la producción
Red de transporte
Características del sistema eléctrico de potencia actual
No almacenable Equilibrio gen/demanda Sistema programado y controladoen tiempo real
c.a.
REAL
Rendimiento de las máquinas eléctricas
Transformador > 99%Alternador > 98%Motor > 80%
Red de transporte – pérdidas 1-2%Red de distribución – pérdidas 8%
Rendimiento de los ciclos térmicos
Térmica convencional (Rankine) 30-34%Turbinas de gas (Brayton) 33%Ciclo combinado (Brayton+Rankine) >40% “60%”
“Solución renovable” si se dispone de un combustible gratis e inagotable a escala humana, el rendimiento del ciclo térmico sería indiferente,además de resolver el problema del agotamiento de los combustibles actualmente utilizados …
¿Esto resuelve el problema?
Eficiencia
Instalaciones concentradas
Alto grado de carga
¿Existe un “problema” en el sistema eléctrico actual?
REAL
Imagen: REE
Demanda
Previsión
(Gestión)
(Ahorro y eficiencia)Generación
Programación
Control de tensión
Control de frecuencia
Funcionamiento seguro y estableCalidad de suministro
Continuidad de suministroCalidad de onda
Recurso primarioGarantía de potencia
f
V1
V3
V2
Sistema eléctrico en corriente alterna
Control síncronoPotencia de cortocircuito
Potencia y energía: necesidad de recursos de control
REAL
Demanda
(Gestión)
Generación
Control de tensión (<1s)
Inercia: respuesta mecánica solidaria (<1 s)
Control primario f/P automático (<30 s)
Control secundario f/P automático (<15m)
Control terciario por despacho (<3h)
Programación de la generación (1d)
(Reposición de servicio)
Recurso primarioInstalación de nuevas plantas e infraestructuras(x años)
Recursos del sistema y escala de tiempos
Desarrollo de la red
(x años)
Tiempos de arranque
Nuclear – 7 días
Carbón – 12 horas
Fuel/gas – 8 horas
Ciclo combinado – 4 horas
Hidráulica – minutos
Eólico – minutos (?)
Planificación
REAL El modelo de transición
Generación
Concentrada
Agrupada
Red
Demanda
¿Es lo mismo?
REALEl modelo de transición (II)
•Incremento de las necesidades de control (generación no programable)
•Reducción de los recursos de control
•Incremento del riesgo de operación por causas ajenas al sistema eléctrico
Modelo insostenible
•Generación no autónoma (necesita un sistema de respaldo para funcionar)
•No incrementa la independencia energética (salvo recurso térmico propio)
•Garantía de potencia a costa de incrementar generación térmica (factor 0,9)
•Pérdida de eficiencia
Exigencia: Mantenimiento calidad de suministro
REAL Dispersión y reducción de los recursos de control
Recurso primario
Almacena-miento
Modo Garan-tía de poten-
cia
Programa-ción
Control de
tensión
Inercia Reg primaria
Regsecundaria
Reg terciaria
Hidráulica Renovable Como energía potencial
Síncrono Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí
Térmica carbón
Carbón Agotable
Como recurso primario
Síncrono Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí
Térmica nuclear
UranioAgotable
Como recurso primario
Síncrono Sí Sí Sí Sí Sí Sí(Normalmente no utilizado)
No
Térmica ciclo combinado
Gas naturalAgotable
Como recurso primario
Síncrono Sí Sí Sí Sí No Sí Sí
Termosolar Energía solarRenovable
Transformado(Baterías, tanques de sales)
Síncrono No Sí Sí Sí Sí/No Sí/No Sí/No
Fotovol-taica
Energía solarRenovable
No Asíncrono(cc)
No Previsión Sí No Sí/No Sí/No Sí/No
Eólica VientoRenovable
No Asíncrono No Previsión Sí No Sí/No Sí/No Sí/No
disponibilidad ligada al recurso primario
agotamiento de los emplazamientos
REAL
Demanda y generación 10.03.10 Fuente: REE
Ciclo combinado Hidráulica Cogeneración
REAL
BANDAS PARA LA CONFIGURACION DE UN “MIX” VIABLE.
COBERTURA DE LA PUNTA DE DEMANDA. POTENCIA INSTALADA 2030
ESCENARIO CENTRAL
NUCLEAR; 20.000
CARBÓN; 22.000
CICLO COMB.; 26.000
HIDRÁULICA; 16.586
MINIHIDRÁULICA; 2.958
EÓLICA; 20.000
BIOMASA; 1.000RSI + RSU; 1.000
BIODIESEL; 2.000SOLAR; 6.900
COGENERACIÓN; 9.300
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
26 %34.000 MW
46 %59.000 MW
29 % - 44 %38.000 MW - 57.000 MW
Solo nuclear, por inercia (34.000 MW
Solo térmica por inercia (59.000 MW
Nuclear mas carbón por regulación primaria. (Entre 38.00 MW y 57.000 MW, dependiendo de la exigencia de frecuencia.
REAL
CONCLUSIONES DEL ESTUDIO PARA UN “MIX” VIABLE
La demanda debe ser cubierta con todos los tipos de generación existentes en las proporciones adecuadas.
Al menos un 50% - 60% de la generación en servicio ha de ser del tipo turbina de vapor e hidráulica.
La proporción de centrales con comportamiento asíncrono y que no aporten servicios complementarios al sistema tiene un límite técnico en cada momento de funcionamiento del mismo
La ubicación de las centrales no es indiferente, debería diversificarse,
situándose en zonas próximas al consumo
Podría ser interesante la realización de centrales de trabajo en punta y para regulación, con respuesta rápida para cubrir de forma parcial o total la reserva secundaria en apoyo a la hidráulica, que cada vez tendrá menos peso específico en la generación y regulación del sistema.
REAL ¿Dónde estamos?
•No se ha abandonado el modelo síncrono interconectado
•No se han planteado modelos alternativos a gran escala o bien los que se plantean preconizan el fin de la civilización urbana al no poder atender a demandas concentradas
•Todas las nuevas formas de generación se integran en el modelo eléctrico existente
•Se está alcanzando el límite tecnológico (margen de funcionamiento del sistema síncrono)
•Se están empezando a cuestionar los ahorros energéticos de las renovables que requieren respaldo térmico convencional
•¿Quién construye y financia el respaldo térmico en países con generación no planificada?
•Implantación de conceptos de ahorro y eficiencia energética y de gestión de la demanda
REAL
El futuro
A medio plazo
• Continuidad de las tecnologías existentes
A largo plazo … hay que resolver el problema o renunciar a nuestra forma de vida, por lo que es inmediato y urgente investigar sobre nuevas formas de:
•Almacenamiento y desacoplamiento de la generación asíncrona
•Mejora en los rendimientos de la captación solar
•Control de los sistemas interconectados con aporte asíncrono
¿OTRO SISTEMA A DESARROLLAR?
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